Recombinación bacteriana

La recombinación bacteriana es un tipo de recombinación genética en las bacterias que se caracteriza por la transferencia de ADN de un organismo llamado donante a otro organismo llamado receptor. Este proceso se produce de tres formas principales:

• Transformación , la captación de ADN exógeno del entorno circundante.
• Transducción , la transferencia de ADN entre bacterias mediada por virus.
• Conjugación , la transferencia de ADN de una bacteria a otra a través del contacto de célula a célula. ^{[1] [2] [3] [4]}

El resultado final de la conjugación, transducción y/o transformación es la producción de recombinantes genéticos , individuos que llevan no sólo los genes que heredaron de sus células parentales sino también los genes introducidos en sus genomas por conjugación, transducción y/o transformación. ^{[5] [6] [7]}

La recombinación en bacterias normalmente es catalizada por un tipo de recombinasa RecA . ^[8] Estas recombinasas promueven la reparación de daños en el ADN mediante recombinación homóloga . ^[8]

La capacidad de sufrir una transformación natural está presente en al menos 67 especies bacterianas. ^[9] La transformación natural es común entre las especies bacterianas patógenas. ^[10] En algunos casos, la capacidad de reparación del ADN proporcionada por la recombinación durante la transformación facilita la supervivencia del patógeno bacteriano infectante. ^[10] La transformación bacteriana se lleva a cabo mediante numerosos productos genéticos bacterianos que interactúan . ^[9]

La evolución en las bacterias se consideraba anteriormente como resultado de la mutación o la deriva genética. ^[11] Hoy en día, el intercambio genético, o la transferencia de genes, se considera una fuerza impulsora importante en la evolución de los procariotas . ^[11] Esta fuerza impulsora ha sido ampliamente estudiada en organismos como E. coli . ^[12] Las bacterias se reproducen asexualmente, donde las células hijas son clones de la progenitora. Esta naturaleza clonal conduce a mutaciones aleatorias que ocurren durante la replicación del ADN que potencialmente ayudan a las bacterias a evolucionar. ^[13] Originalmente se pensaba que solo las mutaciones acumuladas ayudaban a las bacterias a evolucionar. ^[14] Por el contrario, las bacterias también importan genes en un proceso llamado recombinación homóloga , descubierto por primera vez por la observación de genes mosaico en loci que codifican la resistencia a los antibióticos. ^[11] El descubrimiento de la recombinación homóloga ha tenido un impacto en la comprensión de la evolución bacteriana. La importancia de la evolución en la recombinación bacteriana es su adaptabilidad. Por ejemplo, se ha demostrado que la recombinación bacteriana promueve la transferencia de genes de resistencia a múltiples fármacos a través de la recombinación homóloga que va más allá de los niveles obtenidos puramente por mutación. ^[15]

La recombinación bacteriana se somete a varios procesos diferentes. Los procesos incluyen: transformación, transducción, conjugación y recombinación homóloga. La recombinación homóloga se basa en la transferencia de material genético por ADNc. Las secuencias de ADN complementarias transportan material genético en los cromosomas homólogos idénticos. Los cromosomas paternos y maternos emparejados se alinearán para que las secuencias de ADN experimenten el proceso de entrecruzamiento. ^[16] La transformación implica la absorción de ADN exógeno del entorno circundante. Los fragmentos de ADN de una bacteria degradada se transferirán a la bacteria competente circundante, lo que dará como resultado un intercambio de ADN del receptor. ^[17] La ​​transducción está asociada con vectores mediados por virus que transfieren material de ADN de una bacteria a otra dentro del genoma. ^[18] El ADN bacteriano se coloca en el genoma del bacteriófago a través de la transducción bacteriana. En la conjugación bacteriana, el ADN se transfiere a través de la comunicación de célula a célula. La comunicación de célula a célula puede involucrar plásmidos que permiten la transferencia de ADN a otra célula vecina. ^[19] Las células vecinas absorben el plásmido F (plásmido de fertilidad: material heredado que está presente en el cromosoma). La célula receptora y la donante entran en contacto durante una transferencia de plásmido F. Las células experimentan una transferencia genética horizontal en la que se transfiere el material genético. ^[20]

Mecanismos de rotura de doble cadena

La vía RecBCD en la recombinación homóloga repara las roturas de doble cadena en el ADN que se ha degradado en las bacterias. Los pares de bases unidos a las cadenas de ADN pasan por un intercambio en una unión de Holliday . En el segundo paso de la recombinación bacteriana, la migración de la ramificación , implica que los pares de bases de las cadenas de ADN homólogas se intercambien continuamente en una unión de Holliday. Esto da como resultado la formación de dos dúplex de ADN. ^[21]  La vía RecBCD experimenta una actividad de helicasa al abrir el dúplex de ADN y se detiene cuando la secuencia de nucleótidos alcanza 5′-GCTGGTGG-3′. Esta secuencia de nucleótidos se conoce como el sitio Chi. Las enzimas RecBCD cambiarán después de que la secuencia de nucleótidos alcance el sitio Chi. La vía RecF repara la degradación de las cadenas de ADN. ^[18]

• Recombinación genética